Книга: Хорошая стратегия, плохая стратегия. В чем отличие и почему это важно

Стратегия NVIDIA

Стратегия NVIDIA

NVIDIA основали в 1993 году Хуан Жэньсюнь, Кертис Прэм и Крис Малачовски. Хуан был и конструктором, и управляющим в LSI Logic; Прэм и Малачовски работали в Sun Microsystems, где первый занимал пост технического директора, а второй – вице-президента по проектированию аппаратных платформ.

В те времена все в один голос твердили о неминуемой мультимедийной революции. Однако существовавшие на тот момент звуковые платы работали только с одним программным обеспечением и оставались несовместимыми с другим. Еще не был найден стандартный способ сжатия и вывода на экран видео. Компьютерные компакт-диски не полностью прошли процесс стандартизации, а стандарты для 3D-графики вообще отсутствовали. Оставалось еще несколько лет до появления Windows 95 Microsoft и повсеместного использования интернет-браузеров.

Исполнительный вице-президент NVIDIA по продажам Джефф Фишер вспоминал: «С самого начала мы мечтали создать звуковую карту для мультимедиа». Первый продукт компании NV1, выведенный на рынок в 1995 году, по замыслу разработчиков, должен был установить новый мультимедийный стандарт. Однако по звуковой мощности, хотя и немалой, он не слишком опережал платы наступавших на пятки конкурентов. Несмотря на то что NV1 был настоящим первым 3D-ускорителем для ПК, этот необычный подход не понравился рынку. Созданная плата стала коммерческим фиаско NVIDIA.

После полного провала первого продукта и из-за внезапного взлета конкурента, стартапа 3dfx, Жэньсюнь Хуан решил изменить стратегию NVIDIA. Основные идеи предложил временный технический консультативный совет, включавший как сотрудников компании, так и экспертов со стороны². Новая стратегия резко изменила направление деятельности компании. С мультимедийных плат она переключилась на 3D-графику для настольных ПК. Вместо собственного патентованного подхода к графике было решено последовать примеру SG и перейти на метод треугольников. По сути, неизменным осталось только одно – желание NVIDIA заниматься исключительно разработкой микросхем, а для их выпуска привлекать сторонних производителей.

Как известно, прогресс полупроводниковой отрасли базировался на уменьшении размера транзистора. Маленький транзистор означал большее число транзисторов на кристалле микропроцессора; кроме того, он быстрее работал и потреблял меньше энергии. Примерно каждые полтора года вся полупроводниковая отрасль дружно нацеливалась на достижение более высокого уровня интеграции, основанного на использовании транзисторов меньшего размера. Данная динамика развития отрасли широко известна под названием закона Мура. Никто не мог серьезно превысить эти темпы, поскольку все технологии, от фотолитографии до оптических систем, от осаждения металла до тестирования, должны были развиваться синхронно. Специалисты называют эту модель коллективного прогресса «технологической дорожной картой».

Руководство NVIDIA совместно с техническим советом набросало несколько разных дорожных карт, предписав в одной из них повысить эффективность 3D-графики намного быстрее, чем предусматривал закон Мура. Этому должны были способствовать два решающих фактора. Во-первых, ожидался резкий скачок эффективности в результате включения в один чип графического конвейера большего объема. Во-вторых, большинство производителей во главе с Intel уже не ограничивались максимальным числом транзисторов в одном чипе, которое прежде считалось правилом отрасли. Они воспользовались выгодами от увеличения плотности и умножили количество чипов на одном кристалле, существенно понизив их стоимость. NVIDIA задумала использовать повышенную плотность, чтобы добавить больше параллельных процессоров и в итоге увеличить производительность, – развитие идеи «треугольной шины», ранее предложенной SG из штата Юта.

Далее, оценив спрос, руководство компании решило, что рынок готов покупать практически любые мощности в области обработки графических изображений, какие только сможет предложить разработчик. Особого интереса к текстовым процессорам или электронным таблицам, функционирующим в сто раз быстрее, у пользователей не наблюдалось, но о быстрой и реалистичной графике мечтали буквально все. Главный научный консультант NVIDIA Дэвид Кирк сформулировал эту идею следующим образом: «Спрос на вычислительные мощности в области 3D-графики практически безграничен. Учитывая архитектуру ПК, нужного результата можно добиться только путем увеличения мощности центрального процессора. Но израсходовать терафлоп вычислительной мощности графики очень просто. Так что центром технологий и добавленной стоимости в области потребительской вычислительной техники будет графический процессор».

Далее руководство NVIDIA решило, что продолжать работать с языком Glide 3dfx означает обречь себя на очередной провал. И сделало ставку на новый, еще не до конца апробированный DirectX Microsoft. К этому выводу специалисты из NVIDIA пришли после встречи с командой его создателей, во время которой воочию убедились, что эти истинные энтузиасты своего дела четко нацелены на максимально быстрое достижение нужного результата.

И наконец, Жэньсюнь решил, что NVIDIA может добиться серьезного преимущества, нарушив привычный полуторагодичный цикл развития отрасли. Соображения были следующие: поскольку наращивать графическую мощность можно в три раза быстрее, чем производительность процессоров, NVIDIA способна выполнять существенный апгрейд графики каждые шесть месяцев вместо полутора лет.

Это было именно то место, в которое плохой стратег уперся бы всем своим существом и поспешил бы обернуть новую концепцию укороченного цикла в красивую обертку из громких лозунгов и призывов к ускорению, усилению и тому подобным прожектам; а затем попытался бы поскорее сделать деньги, выпустив акции компании в открытую продажу. Но команда NVIDIA поступила иначе: она создала программу согласованных процедур, методик и мер, призванных воплотить в жизнь направляющую политику, сформулированную Хуаном.

Первым шагом на этом пути стало формирование трех отдельных команд разработчиков. Каждая должна была ориентироваться на полуторагодовой цикл вывода продукта на рынок, но предполагалось, что новый продукт команды будут предлагать каждые полгода.

Понятно, что двухмесячная задержка при полугодовом цикле представляла гораздо большую проблему, чем при цикле в полтора года. Соответственно, компания выработала второй набор рабочих процедур, которые должны были существенно снизить вероятность задержек и неопределенности в процессе разработки.

Важным источником возможных задержек считалась ошибка проектирования. После создания чипа компания передавала его производителю. Примерно через месяц инженеры получали первые образцы собранных микросхем. Если в них обнаруживались ошибки, конструкция отправлялась на доработку, создавалась новая кодовая маска и чип опять отправлялся в производство. Чтобы избавиться от этого источника возможных задержек, NVIDIA инвестировала значительные средства в разработку новых методов моделирования и эмуляции техники и организовала вокруг них процесс создания микросхем.

Подобные инструменты были специализацией Криса Малачовски, и он настаивал на их использовании для формальной верификации логики чипа. Однако даже если логическая схема была правильной, проблемы могли возникнуть в связи с физическим функционированием микросхемы; речь идет о трудностях, вызванных временными задержками в потоках электронов и ухудшением качества сигнала. Чтобы защитить себя от них, компания активно инвестировала в решение задачи моделирования электрических характеристик чипа.

Еще одним источником задержек и серьезных проблем считалась разработка программных драйверов. Традиционно их писали производители материнских плат, которые могли начинать что-то делать только после получения рабочих чипов от производителя. Ситуация усугублялась тем, что новые методы 3D-графики требовали намного более сложных драйверов. Впрочем, производители материнских плат не всегда стремились сообщать о проблемах с драйверами производителю чипов. Например, если NVIDIA продавала чипы двум производителям материнских плат, каждый из них не особенно распространялся о совершенных и исправленных ошибках, чтобы их опытом не воспользовались конкуренты. И наконец, в соответствии с заведенным ранее порядком для одинаковых чипов выпускались разные драйверы на разных материнских платах, что серьезно усложняло задачу обновления драйверов и оказания пользователям помощи в обновлении устаревших.

Для решения этих проблем NVIDIA начала сама контролировать процесс создания микросхем для своих драйверов, разработав собственную унифицированную архитектуру. Отныне все чипы NVIDIA должны были использовать одно и то же программное обеспечение для драйверов, легко загружаемое через интернет. Программы для драйверов предполагалось адаптировать к каждому чипу, отправляя ему запрос о поддерживаемых им действиях, после чего драйвер «подгонял» свои команды под команды чипа. Данный подход был призван значительно упростить жизнь пользователей: теперь им не приходилось беспокоиться о совместимости драйверов с чипами. Это также означало, что выпуск и дистрибуция микросхем стала запатентованной деятельностью NVIDIA, и компания больше не зависела от производителей материнских плат.

Для ускорения процесса разработки драйверов NVIDIA вложила немалые средства в оборудование для эмуляции³. Речь идет о сложных аппаратных «макетах» новых чипов, позволяющих начинать писать драйверы за четыре-шесть месяцев до появления первых собранных микросхем.

В рамках реализации новой стратегии NVIDIA инвестировала оставшиеся средства в оборудование для эмуляции и создание нового чипа. Микросхема RIVA 128 была выведена на рынок в августе 1997 года и получила высокие оценки специалистов за скорость и качество разрешения. Однако, по мнению многих, видеокарта Voodoo компании 3dfx обеспечивала еще более качественное изображение. И все же микросхема RIVA имела умеренный успех, что позволило компании остаться на плаву и вложить деньги в дальнейшие разработки и исследования.

Со следующего чипа, RIVA TNT, представленного на рынке в 1998 году, NVIDIA начала уверенно набирать обороты. Микросхема появилась одновременно с новой технологией Microsoft DirectX 6 и стала первой, в которой использовалась новая унифицированная архитектура драйверов. TNT и его «весеннее обновление» TNT2 по большинству показателей были равноценны и превосходили продукты конкурентов. Через семь месяцев после появления TNT2 NVIDIA предложила пользователям GeForce 256, выводя тем самым отрасль 3D-графики на совершенно новые рубежи. Этот чип включал в себя почти двадцать три миллиона транзисторов – в два раза больше, чем процессор Pentium II компании Intel. Мощность чипа в области вычислений с плавающей запятой составляла 50 гигафлопсов, то есть столько же, сколько у суперкомпьютера CrayT3D. Главный научный консультант NVIDIA Дэвид Кирк объяснял: «Наша задача заключалась в том, чтобы любыми путями как можно ближе подобраться к графическому конвейеру. На каждой стадии мы обогащали кристалл микросхемы еще несколькими операциями, что повышало ее производительность в десять раз по сравнению с центральным процессором… Благодаря GeForce мы объединили все этапы конвейера Silicon Graphics в одном чипе стоимостью 100 долларов, который работал быстрее, чем Reality Engine, стоивший в 1992-м 100 тысяч долларов».

Заняв ведущую позицию в отрасли по проектным показателям, NVIDIA еще сильнее сосредоточилась на проблемах с задержками, драйверами и вопросе снижения дополнительных расходов, которые компания несла из-за невыгодных договоров с производителями материнских плат. Сначала руководство попыталось достичь нового соглашения с Diamond Multimedia, но из этого ничего не получилось, поскольку Diamond и думать не хотела о снижении своих прибылей.

Тогда руководители NVIDIA отправились с презентацией в Dell. Они рассказали о препятствиях, создаваемых текущей отраслевой практикой, и наглядно продемонстрировали экономические выгоды от унифицированной архитектуры драйверов. Dell отреагировала положительно и согласилась выпускать платы с чипами NVIDIA; производство поручили Celestica Hong Kong Ltd. В последующие месяцы и годы компания все больше полагалась на производителей электроники, работающих по контракту, так как они могли ставить на платах фирменный знак по своему усмотрению, и большинство из них предпочитали подчеркнуть связь с брендом NVIDIA.

В течение следующих пяти лет компания продолжала использовать модель быстрого вывода новых продуктов на рынок, расширяя горизонты возможностей 3D-графики. В 1997–2001 годах она достигла поистине потрясающих высот благодаря интеграции графического конвейера в одном-единственном чипе, что обеспечило среднегодовое улучшение рабочих характеристик в 157 %[25]. В 2002–2007 годах NVIDIA добивалась ежегодного прироста производительности в среднем на 62 %. Если учитывать общий прогресс в области полупроводниковых технологий, это был максимальный показатель. Например, за этот же период вычислительная мощность процессоров Intel (оцениваемая в миллионах операций в секунду) росла примерно такими же темпами. Но разница в том, что эффект от повышения быстродействия Intel ослабляли узкие места в области разработки аппаратного и программного обеспечения, которые компания не могла контролировать. Как и предполагали ее руководители, повышение производительности графических микросхем – именно то качество продукта, которое проверяется пользователями сразу и непосредственно в деле. Почитатели качественной компьютерной графики с нетерпением ждали каждой новинки компании.

Оглавление книги